外軍先進無人地面傳感器

張海翔

無人地面傳感設備是現代戰爭戰場態勢感知不可或缺的重要手段之一。近年來，外軍借助先進通信與網絡技術，大力發展無人地面傳感設備，擴展了傳統傳感器的效能。

美軍地面部隊

美軍地面部隊主要包括陸軍、海軍陸戰隊及特種部隊。其現役無人地面傳感裝備主要包括遠程戰場傳感器(Rembass)、先進空中布設傳感器系統、未來戰斗系統無人地面監視系統、“地形指揮官系統”、“費爾康”(Falcon)監測系統和模塊化監視收集觀察單元(SCOUT)等。

遠程戰場傳感器

遠程戰場傳感器最初應用于越南戰爭。當時美軍在北越部隊重要運輸線“胡志明小道”上投放了大批遠程戰場傳感器(AN／GSQ-187)，對轟炸和有效封鎖北越部隊后勤運輸大動脈發揮了積極的作用。此后，遠程戰場傳感器成了美軍地面部隊的標準裝備，在海灣戰爭中的使用更加廣泛，裝備數量一度達到6000部。

遠程戰場傳感器的最新型號是Rembass Ⅱ(AN／GSR一8(V))，2004年開始裝備部隊。按照美軍的計劃，其后續改進型號包括AN／PRS-9戰場反滲透系統(BAIS)和AN，GSQ-257無人地面傳感器設備。

Rembass Ⅱ采用了MK-2965／GSR震動／聲響傳感器，MK-2967／GSR紅外插入模塊(IPM)和MK-2966／GSR磁插入模塊(MPM)三種基本的傳感器轉換套件。震動／聲響傳感器重約12千克。對履帶車輛探測距離約350米、輪式車輛250米、人員75米。這種轉換套件是Rembass Ⅱ的基本傳感設備，也是AN／PRS-9戰場反滲透系統的基本設備。Rembass Ⅱ采用了較新的通信技術，能在VHF頻段以猝發方式發送目標數據，通信距離可達15千米。Rembass Ⅱ的另外兩種套件也可以插入震動，聲響傳感器，通過溫差和磁場變化，提供目標運動方向、目標數量和其它情況。其中紅外插入模塊，重660千克，對履帶車輛的探測距離約50米、人員20米：磁插入模塊重450千克，探測距離分別為履帶車輛25米、輪式車輛15米、人員3米。與傳感器配套的RT-1175C／GSQ無線轉發設備，可將目標數據傳送15千米：如通過無人機轉發，距離可達150千米，利用通信衛星轉發則可實現全球通信。

這些傳感裝備的接收方是AN／PSQ-16手持監視器(HHM)，能通過液晶顯示或其它便攜設備掌握傳感設備的運行情況。系統配備有開放式接口，便于與新型傳感設備綜合包括化學、生物、輻射和核(cBRN)設備、氣象設備和射頻設備等，還可以用顯示系統控制AN／PPS-5D地面監視雷達系統。最近，美軍又在Rembass Ⅱ的基礎上開發出可通過飛機進行布設的空中布設遠程傳感器系統(ADRSS)。

先進空中布設傳感器系統

先進空中布設傳感器系統(AADS)專為海軍陸戰隊研制。這種傳感器配備有穩定裝置，可在空投過程中保持穩定性并以頭部向上姿態立于地面。先進空中布設傳感器系統由聲響和震動傳感器、傳感器管理軟件、信號處理器、雙向衛星通信設備、存儲設備、GPS和電池等組成。使用過程中，目標產生的噪聲或震動將觸發系統，目標信號將送至工作站進行分析處理。

未來戰斗系統無人地面監視系統

美軍為未來戰斗系統(FCS)專門研制了兩種無人地面監視系統(UGS)，分別用于開闊地形和城市地區作戰。其中戰術無人地面傳感器(T-UGS)主要用于遠程戰術作戰中的開闊地形，可以手動或遠程操作。系統由4個分系統組成，其中的一個分系統包含三套傳感器設備和一個網關節點，由網關節點提供無線電通信以接入未來戰斗系統網絡。戰術無人地面傳感器中的情報、監視和偵察節點是一種模塊化的分系統，可以處理震動、聲響和磁信號，用于跟蹤車輛和人員，識別目標類別和運動方向。所提供的目標數據經過網關節點計算處理，定位精度會明顯增加。

“地形指揮官系統”

“地形指揮官系統”實際上是一種可晝夜使用的光電與聲響綜合傳感器，能與多種小型震動、電磁、壓電以及被動紅外傳感器搭配部屬，而其最大的特點是能夠通過衛星傳送目標數據。其中，光電傳感器對人員探測距離150米、車輛500米：聲響傳感器對輕型車輛的探測距離可達500米，裝甲車輛2500米、直升機10千米。目標數據通過衛星以近實時方式送至指揮控制站。這一系統的改進型“地形指揮官系統Ⅱ”重量只有3千克，其外加的光電探頭也只有11千克?？梢詫?00米內的人員、1500米內的車輛目標提供識別，而且一名操作人員可以同時掌握控制多部遠程傳感器。

“費爾康”監測系統

“費爾康”監測系統(Falcon)可采用RF-5400VH—MS多傳感器節點或RF-5400VH-SS單傳感器節點。前者可以鏈接三套傳感器，一套是震動傳感器，另兩套是被動紅外或磁傳感器；后者在一個時間內只能支持一套設備，或震動傳感器，或被動紅外或磁傳感設備。

“費爾康”監測系統的12047—371X系列震動探測器可以探測到50米內的車輛，15米內的人員；12047—372磁探測器對車輛和人員的探測范圍分別為25米和3米，12047—373X被動紅外探測器則分別為100米和50米。系統還包括RF-5000VH—RU中繼設備，可以擴展傳感器的通信距離。系統通信頻率為138MHz--174MHz，功率1.5W至5W。使用中，傳感器向配備RF-5410傳感器管理應用和RF-6910 C2PC—CNR態勢感知軟件的手持設備，背負電臺或便攜計算設備發出警報信號，所有使用通用映射、軍標軌跡測定和地面部隊符號的指揮機構都可共享這些戰術圖像。

為滿足美軍伊拉克和阿富汗作戰需要，“費爾康”監測系統又派生出“冷靜觀察”系統?！袄潇o觀察”系統可以與“費爾康”系統全面融合，并通過“費爾康Ⅱ”型電臺，為前線臺站和巡邏小組提供無線連接?！袄潇o觀察”紅外傳感器在探測到入侵目標前將一直處于“準備”模式，并在視場范圍內對目標保持連續跟蹤。鎖定目標后自動產生幀頻，經過壓縮發送給用戶。

模塊化監視收集觀察單元

這是一種可通過空中布設和人工安放，能夠進行聲響、震動和光學探測，實時進行威脅程度識別、排序的模塊化系統。其中，人工安放系統是一種具有認知功能、非視距的高頻數據鏈系統，頻率30～34MHz，數據率22kbps，通信距離可達20千米。系統可以保證各傳感器單元以及指定的地面臺站問的雙向網絡通信。聲響傳感器的探測距離約50--350米，光學照像機具有水平360°、垂直60°觀察視場。晝夜識別距離分別為400米和250米。

“三叉戟”系統哨兵節點

“三叉戟”(Trident)系統哨兵節點2008年開始部署使用。節點利用了先進超寬帶通信網絡，標準數據率為50kbps，最高速率達250kbps。各節點配備有GPS和4部360°觀察紅外運動傳感器，能支持處理低分辨率圖像和聲響、震動和磁數據，探測距離可達350米。Trident系統哨兵節點能利用多種電源，其中之一是太陽能，可持續滿足90天的需要。各節點加上4節AA電池重約620克，設備直徑76毫米，長152毫米。這種地面傳感器在圖像分辨率和低速率視頻方面得到優化，在低功率時數據率為1Mbps，采用標準功率時，速率可以達到5Mbps。在2008年，美軍還研制生產了帶有內置GPS和紅外運動傳感器的夜間觀察節點，這種設備最適合用于兩個節點間2千米以上的遠距離偵察。戰術網關中繼和無線橋接為操作臺站提供了鏈接，而無線網絡控制器則實現了對遠程網絡的配置和控制。

2008年3月，美中央司令部為所屬部隊一次配備了600部無人地面傳感器系統，因此該區部隊配備總量達900部。其中包括綜合適配傳感器接收機、震動和磁傳感器以及雙向視距無線接收機。同時各類傳感器可與戰術通信網絡連接，通信距離達2千米，必要時可以通過衛星實現加密遠程數據傳送。

歐洲國家軍隊

歐洲國家軍隊也在加緊研制裝備無人地面傳感器。其中具有代表性的是HYDRA網絡化監視系統、Umra 1G傳感器和炮火探測系統等。

HYDRA網絡化監視系統

一種封裝在加固外殼內，包括傳感器處理和通信電子系統的一整套傳感設備。由傳感器節點組成動態廣域加密無線電網絡，并且只用少量節點，就可以覆蓋方圓500米的較大區域。系統中的全景俯仰桅頂像機包括3部紅外傳感器：近距離大視角傳感器有30°視場，對車輛和人員的探測距離分別是25米和3米：中距離中視角傳感器是10°視場對車輛和人員探測距離分別是60米和40米，遠距離小視角傳感器具有4°視場，對車輛和人員的探測距離分別為200米和100米。

HYDRA網絡化監視系統中的聲響傳感器配有4部麥克風，相互間按90°排列安裝，對固定翼和旋轉翼飛機的探測距離是3千米、履帶車輛1千米、重型輪式車輛500米、輕型輪式車輛50米。其它種類的傳感設備，比如化學、生物、輻射和核(CBRN)設備可以與這類裝備一并使用。

Umra 1G傳感器

瑞典研制生產的一種由野戰計算機，電池組、天線和兩套傳感器探針組成的傳感系統。每套傳感系統包括一部聲響傳感器。一部震動傳感器和三部磁傳感器。系統配備了基于IP的內置式遠程無線收發設備，頻率138MHz-144MHz，視距通信距離可達15千米。部署后，傳感器數據將首先送至基站，通過采用Umrawin軟件的便攜計算設備進行處理。各基站可以同時監管6部Umra。使用中，系統將把目標特點與數據庫中存儲的信息進行比對，并將不明的目標存入數據庫。同時，獨立的單色遠程快閃偵察照相機可對目標進行快速偵照。

快閃偵察照相機配備的是基于IP的內置式近程無線電收發設備，頻率868MHz～870MHz，通信距離約1千米。當目標出現在視場15°～20°范圍內時，紅外探測器將觸發照相機。Umra 1G傳感器有一種體積更小的改進型號，稱做Umramini，只配備了一個地音探測器和一個麥克風，也由紅外探測器觸發照相機。此外，該型探測器能與多種傳感設備配套使用。這批改進型號，已經在德國、瑞典、芬蘭、比利時和法國陸軍部隊、美軍特種部隊大量使用。

炮火探測系統

在實現對一般目標實施有效偵察監視的基礎上，歐洲國家軍隊還研制了幾種對炮火進行偵察探測的無人地面傳感器系統，并且已廣泛用于機動和固定探測臺站。其中的固定式系統實現了與戰場警報系統的綜合集成，為前方部隊提供了寶貴的戰場防護能力。

PDCue固定式陣地傳感器采用了三腳架角錐陣列方式。可以單獨使用，也可以在基地周邊環形串鏈部署，以提供戰斗警報和武器距離、方位、射角等信息。在伊拉克和阿富汗戰場，美英軍部隊共裝備了機動和固定式炮火探測設備1000多套。

法軍裝備的Pilar Mk-Ⅱw系統以兩部麥克風傳感器為基礎，可以提供較精確的射手位置，精度可達到方位±2％、射角±5％、距離±10-20％(大于1 500千米)。該系統還可與監視像機一并使用。

歐洲國家軍隊還研制了一種具有360°紅外監視搜索功能的光導監視系統。該系統最初計劃用于對空監視，后來則發展用于陣地防護。傳感器每分鐘旋轉5次，可以生成4個扇面各為90°，總共360°的全方位圖像。系統通過比較算法與數據庫數據進行比對，發現可疑目標后會立即報警。

以色列國防軍

以色列國防軍裝備使用的區域視頻監視系統是一種體積小巧，性能可靠，能晝夜使用的加固式獨立系統，能將目標圖像迅速傳送至指揮所。這種設備全名叫微型無人地面成像器(MUGI)。所配備的廣角像機對移動人員探測視距大于2500米，熱成像設備對移動人員探測可達1200米。這種設備有兩套電源系統。其中，13.5千克可充電電池組能滿足9--15天使用；30千克的非充電電池可連續使用50--80天，在省電方式下，則能使用2年。其內置通信鏈路設備傳輸距離約2--6千米，經過中繼可達15--20千米。以色列特種部隊和警察部隊均批量裝備了這種系統。